The Use of Mannans as a Sustainable Approach to Activate Vitis vinifera Innate Immunity in Response to Fungi Causing Grapevine Trunk Diseases (GTD)

Las enfermedades del tronco de la vid (GTDs) son causadas por una amplia variedad de especies de hongos fitopatógenos que comprometen la productividad de la vid y la calidad del vino. Cada año provocan grandes pérdidas económicas. La mayoría de los tratamientos para GTD disponibles en el mercado son a base de productos químicos y dañinos para el medio ambiente. Dado que uno de los objetivos propuestos por el Pacto Verde Europeo es desarrollar una agricultura sostenible que no dañe el medio ambiente, reduzca el uso de pesticidas y promueva las economías de las zonas rurales, una alternativa a esos tratamientos puede ser el uso de elicitores como los oligosacáridos de organismos fúngicos. De hecho, muchos estudios han confirmado que los oligosacáridos juegan un papel importante en la activación de la inmunidad innata de las plantas. Los mananos son un posible tipo de estos oligosacáridos. El presente trabajo analizó hojas y uvas de Vitis vinifera L. (cv. Tempranillo y cv. Airén) para evaluar su respuesta fisiológica y molecular a las GTDs y cómo esta respuesta podría estar condicionada utilizando diferentes concentraciones de mananos como elicitores. Se encontró que la adición de mananos a las vides enfermas fue más positiva para las hojas que para las uvas. En general, los mananos aumentaron los niveles de expresión de la chalcona sintasa (CHS1, CHS3), la fenilalanina amonio liasa (PAL), la superóxido dismutasa (SOD) y la polifenol oxidasa (PPO) en hojas sanas de ambas variedades. En las hojas enfermas, CHS3 y PAL disminuyeron en ambas variedades, mientras que CHS1 y PPO aumentaron en Tempranillo pero no en Airén. En las uvas, los patrones de expresión de los genes estudiados variaron mucho debido al desarrollo de la enfermedad. El tratamiento con mananos pareció reducir el estrés oxidativo causado por las GTDs, aunque esta respuesta dependió de la variedad y del estado fitosanitario de la planta.

Grapevine Trunk Diseases (GTDs) are caused by a wide variety of phytopathogenic fungal species that compromise grapevine productivity and wine quality. Each year they lead to major economic losses. Most GTD treatments currently available on the market are chemical-based and environmentally harmful. Given that one of the goals proposed by the European Green Deal is to develop sustainable agriculture which does not harm the environment, reduces pesticide use, and promotes rural area economies, an alternative to those treatments may be the use of elicitors such as oligosaccharides from fungal organisms. Indeed, many studies have confirmed that oligosaccharides play important roles in activating plants' innate immunity. Mannans are one possible type of such oligosaccharides. The present work analysed Vitis vinifera L. (cv. Tempranillo and cv. Airén) leaves and grapes to evaluate their physiological and molecular response to GTDs and how this response might be conditioned using different concentrations of mannans as elicitors. It was found that mannan addition to diseased vines was more positive for the leaves than for the grapes. In general, mannans increased the expression levels of chalcone synthase (CHS1, CHS3), phenylalanine ammonia lyase (PAL), superoxide dismutase (SOD), and polyphenol oxidase (PPO) in healthy leaves of both varieties. In diseased leaves, CHS3 and PAL decreased in both varieties, while CHS1 and PPO increased in Tempranillo but not in Airén. In the grapes, the expression patterns of the genes studied varied greatly due to the development of the disease. The mannan treatment seemed to reduce the oxidative stress caused by GTDs, although this response depended on the variety and on the plant's phytosanitary status.

This research was made possible thanks to the Junta de Extremadura (GR21112) and the “Bodegas Yuntero, S.C.” (074/19).

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